Statki kosmiczne naładowane plazmą mogą utknąć w misji na Marsa, ponieważ zabija elektryczność

Świat był dobrze zaznajomiony z ryzykiem podróży kosmicznych, ponieważ kabina Apollo 1 płonęła w płomieniach podczas startu testowego, zabierając życie trzem astronautom. Choć rakieta nigdy nie opuściła ziemi, śmierć Gusa Grissoma, Eda White'a i Rogera Chaffee została wywołana największym zagrożeniem dla ludzi w kosmosie: elektrycznością. Kabina zapaliła się, gdy elektryczny ogień zasilany palnym nylonem i tlenem pod wysokim ciśnieniem wypłukał niespalony statek. Elektryczność i statki kosmiczne nie mieszają się dobrze. A problem staje się coraz gorszy, im dalej od przylądka Canaveral.

Znaczny odsetek obecnych statków kosmicznych jest bezzałogowy, dlatego nie słyszymy o pożarach kosmicznych częściej - na pokładzie nie ma tlenu. Propelent jest ogólnie łatwopalny, ale stanowi mniejsze ryzyko. Energia elektryczna stanowi głównie problem, gdy chce się utrzymać ludzi przy życiu, zwłaszcza podczas dłuższych podróży - coś, co musimy wziąć pod uwagę, patrząc w stronę Marsa, a nawet Alpha Centauri.

NASA już pracuje nad lepszym zrozumieniem pożarów elektrycznych w kosmosie w ramach przygotowań do przyszłości zwiększonej eksploracji kosmosu i podróży, która zabierze nas dalej niż po prostu niska orbita Ziemi. Eksperyment Saffire-1 - w którym agencja kosmiczna rozpocznie pożar na dużą skalę na pustym pojeździe zaopatrzeniowym Cygnus - z pewnością pomoże nam lepiej zrozumieć, jak działa ogień w środowisku o zerowej grawitacji i co można zrobić, aby pomóc chronić astronautów, którzy mogą napotkać taką sytuację. To jest początek, ale zakłada, że ​​zagrożenie elektryczne pochodzi z wewnątrz. I to nie tak. Sama przestrzeń może potencjalnie spowodować pożar elektryczny.

J.R. Dennison, fizyk materiałów na Uniwersytecie Stanowym w Utah, poświęcił sporo czasu na zgłębianie obaw NASA o to, jak ładowanie indukowane plazmą może spowodować, że statek kosmiczny doświadczy całkowitej awarii sprzętu elektronicznego, a nawet doprowadzi do wybuchu lub dwóch. Oto rzecz: zazwyczaj myślimy o kosmosie jako pustej próżni, ale tak nie jest. Przestrzeń jest gęsta z prądami elektronowymi, jonowymi i fotonowymi wytwarzanymi przez gwiazdy i zdarzenia astrofizyczne o wysokiej energii. Prądy te są nieuniknione, a ponieważ statki kosmiczne przechodzą przez nie, mogą pozostawić ładunek na metalu w taki sam sposób, jak wełna w zimny dzień. Jest wystarczająco niebezpieczny, aby latać w małym metalowym pudełku, teraz załóżmy, że pudełko ma silny ładunek elektryczny. To poważny problem, który może utrudnić podróż ludzi do kosmosu.

Zasadniczo problem z ładowaniem polega na tym, że inżynierowie nie mają miejsca na błędy. Jeśli wadliwy drut poluzuje się i zdarzy się, że zetknie się z zewnętrznym (lub wnętrzem) naładowanego pojazdu, astronauci będą mieli problem.

Dennison próbuje ustalić bardziej szczegółową dynamikę, za pomocą której ładuje się statek kosmiczny. Obejmuje to miejsca, w których ładowanie może wystąpić na statku kosmicznym, rodzaje zdarzeń, które nasilają ładowanie (takie jak promieniowanie lub wzrost temperatury spowodowany rozbłyskiem słonecznym), rodzaje materiałów, które przyczyniają się lub łagodzą ładowanie, i wiele innych. Ostatecznie celem jest znalezienie materiałów, za pomocą których możemy zbudować statek kosmiczny, który nie sprzyjałby gromadzeniu ładunku - tj. Materiałom nie statycznym. To jest dużo łatwiej powiedzieć niż zrobić. W końcu musisz zbudować statek kosmiczny z metali lekkich, aby osiągnąć akceptowalny poziom bezpieczeństwa w kosmosie. I przewodzą jako piekło.

Dennison nie znalazł jeszcze rozwiązania. Położył podwaliny pod to, co NASA i inne agencje kosmiczne i prywatne firmy kosmiczne muszą wiedzieć, jeśli naprawdę poważnie podchodzą do wysyłania większej liczby ludzi w kosmos. Tymczasem nie brakuje dziwnych pomysłów, które mogą pomóc uratować wiadro śrub i metalu, które nadal wysyłamy tam.

Jedna z takich propozycji: woda. Zespół naukowców z Colorado School of Mines i University of California, Davis uważa, że ​​moglibyśmy pójść staroświeckim sposobem i użyć H2O do gaszenia pożarów elektrycznych w kosmosie. To lepsze niż nic, choć nie do końca oszałamiające jeśli chodzi o plany.

Niezależnie od tego, jaką strategię bezpieczeństwa przeciwpożarowego NASA i inni będą realizować, będą musieli coś szybko odkryć, jeśli chcemy dotrzymać terminu 2040 na wysłanie astronautów na Marsa. Następny wielki polimer nie będzie tylko przełomem w nauce o materiałach, będzie ratownikiem.